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KR20190111577A - 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법 - Google Patents

주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법 Download PDF

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KR20190111577A
KR20190111577A KR1020180033906A KR20180033906A KR20190111577A KR 20190111577 A KR20190111577 A KR 20190111577A KR 1020180033906 A KR1020180033906 A KR 1020180033906A KR 20180033906 A KR20180033906 A KR 20180033906A KR 20190111577 A KR20190111577 A KR 20190111577A
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KR
South Korea
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artificial ceramic
artificial
core
casting
ceramic
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Application number
KR1020180033906A
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English (en)
Inventor
김용석
Original Assignee
주식회사 서해이앤지
김용석
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Publication date
Application filed by 주식회사 서해이앤지, 김용석 filed Critical 주식회사 서해이앤지
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Abstract

본 발명은 중공형의 정밀주조제품을 간단하고 저렴하게 주조 가능하도록 개선된 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 본 발명은 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 내열성 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt%를 혼합하는 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)과, 상기 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)에서 혼합된 인조세라믹 중자혼합원료를 성형몰드에 투입하여 중자가 성형되게 하는 인조세라믹 중자성형과정(S2)과, 상기 성형몰드에서 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되게 하는 인조세라믹 중자경화과정(S3)에 의해 이루어지는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자제작방법 및 인조세라믹 중자(10)가 제작되도록 이루어진 것이다.

Description

주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법{Artificial Ceramic Core and How to make it}
본 발명은 주조용 중자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공형의 정밀주조제품을 간단하고 저렴하게 주조 가능하도록 개선된 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 도 1에 나타낸 임펠러와 같은 중공형의 정밀제품은 내부에 중공부분(구멍)이 뚫리게 되고 그 폭(P)이 5~10mm에 불과 하기 때문에 매우 정밀하게 주조되어야 하는 중공형 정밀주조제품에 해당된다.
그리고 임펠러와 같은 중공형의 정밀주조제품들은 중공부분(구멍)의 내주면에 매우 미세한 돌기가 있거나 거칠게 되면 정상적인 임펠러 기능을 발휘할 수 없게 된다.
특히,도 1에 나타낸 임펠러와 같은 정밀주조제품의 중공부분(구멍)의 폭(P)이 5~10mm에 불과 하기 때문에 주조된 후에 그 중공부분의 내주면을 연마기나 연삭기로 가공할 수 없기 때문에 주조시에 정밀하게 주조하여야 만이 되는 것이다.
그러므로 종래에는 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 바와 같은 로스트왁스주조방법에 의해서 주조되고 있다.
그러나 상기한 로스트왁스주조방법은 매우 복잡하고 까다로워서 주조원가상승이 야기되는 문제점이 있다.
KR 10-2002-0010388 A 2002.02.04
본 발명은 중공형의 정밀주조제품을 간단하고 저렴하게 주조 가능하도록 개선된 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 인조세라믹샌드사와 수지와 점결제와 촉진제를 혼합하는 인조세라믹 중자원료혼합과정과, 상기 인조세라믹 중자원료혼합과정에서 혼합된 인조세라믹 중자혼합원료를 성형몰드에 투입하여 중자가 성형되게 하는 인조세라믹 중자성형과정과, 상기 성형몰드에서 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되게 하는 인조세라믹 중자경화과정에 의해 이루어지는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자제작방법을 그 특징으로 한다.
상기 인조세라믹 중자원료혼합과정에 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 내열성 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt% 가 혼합되어 인조세라믹중자혼합원료가 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 인조세라믹샌드사는 AL2O3 76~81.6wt%, SiO2 11~14.95wt%, Fe2O3 1.5~2wt%, CaO 0.2~0.28wt%, MgO 0.31~0.37wt%, K2O 0.1~0.2wt%, Na2O 1.1~1.2wt%, TiO2 4.19~5.00wt%이고 120메쉬의 알갱이 형태이고, 수지는 알카리성 페놀수지이고, 경화제는 폴리이소시아네트이고, 촉진제는 파라딘유도체인 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고 본 발명은, 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt% 가 혼합되어 성형몰드에 투입시켜 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되도록 하여 이루어지는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 중자를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사형 주조에서 구현하기 어려운 미려한 표면 조도 및 형상을 얻을 수 있게 하는 인조세라믹 중자를 제공하게 되는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 주조시에 심금(철심) 및 도형제 도포 작업이 불필요하게 되므로 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 중자 제작을 간단하게 할 수 있기 때문에 중공형의 정밀주조제품을 간단하고 저렴하게 주조 가능하게 되는 효과가 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의해 주조되는 중공형 정밀주조제품인 임펠러의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 자경성 인조세라믹 중자 제작 공정도,
도 3은 본 발명에 의한 인조세라믹 중자가 제작된 실물 사진,
도 4는 본 발명에 의해 제작된 인조세라믹 중자의 전체 단면 구성도,
도 5는 본 발명의 인조세라믹 중자에 의해 주조제품이 주조되는 상태의 단면도,
도 6은 본 발명의 인조세라믹 중자의 탈사과정을 설명하는 단면도,
도 7은 본 발명의 인조세라믹 중자가 완전히 탈사된 상태의 주조제품 단면도이다.
본 발명은 첨부된 바람직한 실시 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 나타낸 본 발명의 인조세라믹 중자 제작 공정도를 참조하면, 본 발명은 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)이 실시된다.
상기 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)은 AL2O3 76~81.6wt%, SiO2 11~14.95wt%, Fe2O3 1.5~2wt%, CaO 0.2~0.28wt%, MgO 0.31~0.37wt%, K2O 0.1~0.2wt%, Na2O 1.1~1.2wt%, TiO2 4.19~5.00wt%이고 120메쉬의 알갱이 형태인 인조세라믹샌드사가 주원료로 혼합되는 것으로서, 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 내열성 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt% 가 혼합되어 인조세라믹중자혼합원료가 되는 것이다. 이때, 수지는 알카리성 페놀수지가 혼합되고, 경화제는 폴리이소시아네트, 촉진제는 파라딘유도체가 혼합되게 하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같이 혼합되는 과정에 인조세라믹샌드사가 알갱이 형태이므로 인조세라믹샌드사 알갱이 표면에 수지성분이 점결제성분과 혼합되면서 피막을 입하게 된다.
다음, 인조세라믹 중자성형과정(S2)이 실시되는 것으로서, 상기 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)에서 혼합된 인조세라밀중자혼합원료를 성형몰드에 투입하여 중자가 성형되게 하는 과정이다.
다음, 인조세라믹 중자경화과정(S3)은 성형몰드에서 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되게 하여 중자(10)가 제작되는 것이다.
인조세라믹샌드사 490g, 알카리성 페놀수지 5g, 내열성 점결제인 폴리이소시아네트 2.5g, 촉진제인 파라딘유도체 1g 을 혼합하여 인조세라믹중자혼합원료를 만들고, 이 인조세라믹중자혼합원료는 성형몰드에서 가압한 후 15분간 경화시켜 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 중자(10)를 제조하였다.
이때, 인조세라믹샌드사는 AL2O3 76~81.6wt%, SiO2 11~14.95wt%, Fe2O3 1.5~2wt%, CaO 0.2~0.28wt%, MgO 0.31~0.37wt%, K2O 0.1~0.2wt%, Na2O 1.1~1.2wt%, TiO2 4.19~5.00wt% 성분이고 120메쉬의 알갱이 형태로 제조된 것이 사용되는 것이 바람직하고, 경우에 따라서는 다른 성분이 사용될 수도 있는 것이다.
본 발명으로 실시된 일실시예의 인조세라믹 중자(10)는, 중공부(110)를 가진 임펠라 주조제품(100)을 주조하기 위한 중자(10)가 제작되도록 실시되었다.
상기와 같이 제작된 중자(10)는 인조세라믹샌드사 알갱이 표면에 수지성분이 점결제성분과 혼합되면서 피막이 입혀진 상태의 인조세라믹샌드사 알갱이들이 점착되고 경화된 상태가 되는 것이다.
따라서, 도 3과 같이 제작된 본 발명의 인조세라믹 중자(10)는, 한국품질규정 KSF2202의 규정(밀도측정 함수율 측정규정)에 따라 밀도를 측정한 결과 0.73이 측정되었고, KSF2208(휨강도 측정 시험규정)의 규정에 따라 휨강도를 측정하였더니 3.0N/㎟이 측정되었다.
또한, KSF2202(압축강도 시험규정)의 규정에 따라 압축강도를 측정하였더니 250kg/㎠이 측정되었으며, 비틀림 변화를 육안으로 관찰하였더니 비틀림 부분이 없었고 중공부코어부분(11)이 평면상태를 그대로 유지하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 인조세라믹 중자(10)를 이용하여 주조제품(100)을 주조하는데 충분한 밀도와 강도를 갖는 것으로 나타났고 주조시에 균열과 비틀림도 없는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명의 인조세라믹 중자(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 규사모래로 제작된 하형(20)과 상형(30) 사이에 인조세라믹 중자(10)가 게재되도록 한 다음에 주입구(31)를 통해서 주물용액(용탕)이 주입되도록 함으로써 임펠라와 같은 주조제품(100)이 주조되는 것이다.
이때, 주물용액은 주강 및 스테인레스계열이 사용되며, 1580~1600℃의 온도의 주물용액이 인조세라믹 중자(10)에 접촉되는 상태가 되고 액상의 주물용액이 고체상태로 응고되는 시간은 약 15분 정도이면 주물용액은 고체상태가 되는 것으로서, 이러한 15~20분 동안은 인조세라믹 중자(10)가 압축강도 및 밀도가 크기 때문에 허물어지지 않고 그 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
그리고 상기와 같이 주물용액(용탕)을 주입하고 주조제품(100)의 겉표면에 해당되는 부분이 일단 응고된 후에도 인조세라믹 중자(10)는 열에너지를 계속 받게 되면 물질 특성한 인조세라믹샌드사 알갱이 표면에 코팅되어 있던 수지 및 점결제 부분이 전부 타 버리는 상태가 되기 때문에 중자(10)가 자연 붕괴되는 상태가 되는 것으로서, 주물용액이 고체상태로 응고되는 시간인 15분 후에도 지속적인 열을 받게 되면 자연 붕괴가 되는 것이기 때문에 주조제품(100)이 변형이 없게 되는 것이다.
따라서, 주조 완료후에 상형(30)과 하형(20)를 제거하면 도 6에 나타낸 바와 같이 주조제품(100)의 중공부(110)에는 중공부코어부분(11)이 자연 붕괴된 상태로 남아 있게 되는 것이므로 수월하게 털어내서 제거 가능하게 되므로 매우 수월한 주조가 가능하게 되는 것이고, 도 7에 나타낸 바와 같은 중공부(110)가 있는 주조제품(100)이 주조되는 것이다.
따라서, 본 발명은 주조 후에 중공부코어부분(11)이 자연 붕괴되므로 중공부(110) 폭(P)이 5~10mm에 불과하여 주조 후에 중공부(110)를 가공할 수 없는 주조제품(100)을 주조하는데 매우 유용하게 실시 가능하게 되는 것이다.
그리고 본 발명은 사형 주조에서 구현하기 어려운 미려한 표면 조도 및 형상을 얻을 수 있게 하는 인조세라믹 중자(10)를 제공하게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 주조시에 심금(철심) 및 도형제 도포 작업이 불필요하게 되므로 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 중자 제작을 간단하게 할 수 있기 때문에 중공형의 정밀주조제품을 간단하고 저렴하게 주조 가능하게 되는 것이다.
본 발명은 도면으로 도시되고 설명된 것에 반드시 국한되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지로 변형 실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.
10:인조세라믹 중자 11:중공부코어부분
100:주조제품 110:중공부
S1:인조세라믹 중자원료혼합과정 S2:인조세라믹 중자성형과정
S3:인조세라믹 중자경화과정

Claims (4)

  1. 인조세라믹샌드사와 수지와 점결제와 촉진제를 혼합하는 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)과, 상기 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)에서 혼합된 인조세라믹 중자혼합원료를 성형몰드에 투입하여 중자가 성형되게 하는 인조세라믹 중자성형과정(S2)과, 상기 성형몰드에서 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되게 하는 인조세라믹 중자경화과정(S3)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자제작방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조세라믹 중자원료혼합과정(S1)에 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 내열성 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt% 가 혼합되어 인조세라믹중자혼합원료가 제조되는 것을 특징으로 하는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자제작방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인조세라믹샌드사는 AL2O3 76~81.6wt%, SiO2 11~14.95wt%, Fe2O3 1.5~2wt%, CaO 0.2~0.28wt%, MgO 0.31~0.37wt%, K2O 0.1~0.2wt%, Na2O 1.1~1.2wt%, TiO2 4.19~5.00wt%이고 120메쉬의 알갱이 형태이고, 수지는 알카리성 페놀수지이고, 경화제는 폴리이소시아네트이고, 촉진제는 파라딘유도체인 것을 특징으로 하는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자제작방법.

  4. 인조세라믹샌드사 95.5~97.8wt%, 수지 1~2wt%, 점결제 1~2wt%, 촉진제 0.2~0.5wt% 가 혼합되어 성형몰드에 투입시켜 성형된 중자를 10~15분간 자연 경화되도록 하여 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자.
KR1020180033906A 2018-03-23 2018-03-23 주강 및 스테인레스계열 주조용 자경성 인조세라믹 중자 및 그 제작방법 KR20190111577A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020010388A (ko) 2000-07-29 2002-02-04 한상영 귀금속을 재료로 하는 중공형 로스트 왁스 주조방법

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